Warenkunde Milch

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Wie entsteht Milch?[Bearbeiten]

Milch wird in den Milchdrüsen weiblicher Säugetiere gebildet und dient in erster Linie zur Ernährung der Jungtiere. Aus diesem Grund findet man in Milch sämtliche Nährstoffe die zur Entwicklung notwendig sind.
Dies sind vor allem Fett, Zucker und Eiweiß, aber auch Antikörper, Enzyme und Vitamine. In der Regel ist mit dem Begriff Milch Kuhmilch gemeint. Ist die Milch anderer Tiere gemeint wird meist explizit darauf hingewiesen.
Zu erst einmal sollte man wissen wie Milch entsteht bzw. wo sie her kommt. Säugetiere haben ihren Namen, weil sie ihre Jungen säugen. Alle Säugetiere können aber nur Milch geben, wenn sie ein Junges haben, das sie versorgen müssen. Ein Kalb benötigt ca. 1000 l Milch um sich zu entwickeln, dem entsprechend gaben damalige Kühe ca. 1000 l Milch. Vor mindesten 6000 Jahren begannen die Menschen mit der Milcherzeugung und heutige Milchtiere (wie z.B. Kühe, Schafe, Ziegen und Büffel) haben eine stetige Entwicklung (Züchtung) miterlebt. Hochleistungskühe geben heut zu Tage bis zu 8400 kg Milch pro Jahr bzw. 30l pro Melkgang. Normale Kühe geben im Schnitt 6400 kg/Jahr oder 20 l/Melkgang. Die Milch der Kuh ist bei uns die am weitesten verbreitete Milch.

Den Zeitraum in der die Kuh Milch gibt nennt man Laktationsperiode (Dauer ca. 305 Tage). In den ersten 10 Tagen nach dem Abkalben gibt die Kuh sogenannte Biest- oder Kollostralmilch. Diese Milch hat eine abweichende Zusammensetzung zu der Milch die wir kennen. Die Biestmilch steht alleine dem Kälbchen zur Verfügung und darf nicht abgegeben werden. Im Zeitraum von 10 - 270 Tagen gibt die Kuh Milch „der vollen Laktation“ diese Milch wird an die Molkerei geliefert. Die nächste Phase ist die der „altmelkenden Kühe“ (bis 305 Tage). Bei einer Melkmenge von weniger als 2 Litern wird die Kuh bis zum nächsten Abkalben nicht mehr gemolken. Circa 1 - 2 Monate nach dem Abkalben kann die Kuh erneut besamt werden.

Die Milchsynthese vollzieht sich im Euter der Kuh. Das Euter ist durch eine Längsfurche und eine schwächere Querfurche in Viertel geteilt. Jedes Viertel besitzt eine Zitze. Das Euter besteht hauptsächlich aus Bindegewebe.

Die eigentliche Milchbildung geschieht in den Milchbildungs- oder Epithelzellen der Alveolen. Durch eine Muskelkontraktion wird die Milch, die sich im Drüsenbläschen sammelt in den Milchkanal gedrückt. Die Milchkanäle schließen sich dann zu Milchgängen zusammen und von dort gelangt die Milch dann in die Euterzisterne. Die Alveolen sind von Blutgefäßen umgeben und erhalten so die einzelnen Nährstoffe die in der Milch enthalten sind (z.B. Aminosäuren, Glukose und Galaktose, Fettsäuren und Glycerin). Aus diesen Bestandteilen werden die Milchinhaltstoffe Eiweiß, Zucker (Laktose) und Fett gebildet. Wasser, Salze, Enzyme, Hormone und Vitamine treten direkt aus dem Blut in die Milch über. Für 1 l Milch müssen 400 - 500l Blut das Euter durchfließen.

Die Hauptbestandteile der Milch sind:

  • Wasser: 87 - 88 %
  • Fett: 3,8 - 4,5%
  • Laktose: 4,6 - 4,7%
  • Proteine: 3,3 - 4,0%
  • Salze: 0,9 - 1,1%

Zu den Nebenbestandteilen zählen:

  • Vitamine
  • Hormone
  • Enzyme
  • Fettbegleitstoffe (Lecithin und Cholesterin)

Die Kühe werden 2 mal täglich gemolken (morgens und abends). Diese Milch wird gesammelt.


Milch von anderen Tieren[Bearbeiten]

Schafsmilch wird häufig für die Käseherstellung verwendet. Sie ist sehr fett- und eiweißreich.
Esel- oder Stutenmilch weist im Gegensatz dazu weniger Fett und Eiweiß auf. Doch von der Zusammensetzung her, ähnelt Stutenmilch der menschlichen Muttermilch am ehesten. Sie wäre also ein adäquater Ersatz wenn die Milchproduktion der Mutter zu gering ist.

Aber wie kommt sie nun in die Molkerei?[Bearbeiten]

In manchen Betrieben werden jeden Tag 520.000 kg Milch verarbeitet. Um diese Menge an Milch zu beschaffen fahren jeden Tag ca. 15 Milchsammelwagen ihre Touren zu den Bauern und „sammeln“ die Milch. Ein Sammelwagen fasst im Schnitt 10.000 l Milch. Der Anhäger hat das gleiche Fassungsvermögen.

Da im Bereich Heilbronn kaum Großbauernhöfe zu finden sind, wird die Milch in einem 2- oder 3-Tages-Rhythmus abgeholt. Längere Abstände als 3 Tage sollten nicht vorkommen, da durch Mikroorganismen die auch bei 4°C aktiv sind die Milch verderben würde. Die jeweiligen Mengen sind im Bereich von 75l - 2500l. Der Sammelwagenfahrer stellt meist seinen Anhänger auf einem Parkplatz ab, da er auf den kleinen verwinckelten Bauernhöfen nicht gut rangieren kann.

Der Bauer sammelt seine Milch in einem Tank oder in einer „Milchkanne“ (Fassungsvermögen ca. 100 l). Eine Lagerungstemperatur von 4°C sollte dabei nicht überschritten werden, da bei diesen Temperaturen die Aktivität der Mikroorganismen sehr gering ist.

Der Fahrer kann (ohne Hilfe des Bauern) die Milch zu jeder Tages- und Nachtzeit abholen. Er programmiert den Computer im Tankwagen mit der Nummer des jeweiligen Bauern und schließt den Schlauch an. Die Milchmenge wird während des Abpumpens bestimmt und es gelangt automatisch von jedem Bauern eine kleine Menge Milch in eine Probenflasche. So das die Molkerei eine Durchschnittsprobe von sämtlichen Bauern zur Untersuchung erhält. Ist der LKW voll, fährt er wieder zu seinem Anhänger und lädt die Milch um und fährt wieder weiter. Der Anhänger ist doppelwandig, d.h. er kann auch im Hochsommer einige Zeit stehen, ohne dass die Kühlkette unterbrochen wird. Milch, die mit mehr als 10°C in der Molkerei ankommt, kann nicht abgenommen werden, da sich bei diesen Temperaturen die Keimzahl extrem erhöht.

Rohmilch ist eigentlich keimfrei, doch es ist unmöglich zu vermeiden das Keime in die Milch gelangen. Keimquellen sind zum Beispiel das Euter, die Hände des Melkers, die Melkanlage, das Stroh oder das Fell. Gewöhnlich wird die Milch vor der Lagerung im Tank gefiltert, um große Schmutzpartikel zu entfernen. Die Melkanlage muss mit entsprechenden Reinigungsmittel gereinigt und desinfiziert werden. Dies geschieht meist in einem Zirkulationsverfahren, denn Milchreste sind optimale Bakterienbrutstätten. Milch bietet den Bakterien einen optimalen Nährboden, da sie alle Nährstoffe enthält, die Mikroorganismen zu wachsen und vermehren brauchen. Um eine Kontamination zu vermeiden muss der Bauer u.a. auch das Erstgemelk, also die ersten Milliliter, getrennt entsorgen und darf diese nicht mit abpumpen, da die Zitzen der Kuh nicht steril gehalten werden können.

Die Sammelwagenprobe ist von großer Bedeutung, da der Fahrer von ihr einen Hemmstoffschnelltest macht, ist dieser positiv, kann und darf die Milch nicht verwendet werden. Sie wird als Sondermüll vernichtet. Ein positives Ergebnis kommt entweder daher, das der Bauer die Milch einer Kuh, die krank ist und mit Antibiotika behandelt wird, abpumpt oder es befinden sich in den Bauerntanks oder im Sammelwagen noch Reste von Reinigungsmitteln.

Eine! kranke Kuh kann eine Milchmenge von 200.000 l kontaminieren, d.h. die Nachweisgrenzen sind verschwindend gering.

Da in unserem Werk Joghurt her gestellt wird, kann die Milch nicht verwendet werden, da unsere Joghurtkulturen durch die Antibiotika ebenfalls gehemmt werden würden und somit der Joghurt nicht reifen könnte. Das gleiche würde bei sämtlichen anderen Sauermilcherzeugnissen geschehen. Außerdem ist es gesetzlich nicht zulässig hemmstoffhaltige Milch zu verwenden. Nimmt man als Mensch krankheitsbedingt regelmäßig Antibiotika zu sich, ist zu beobachten, dass das Antibiotika seine Wirkung verliert. Trinkt man also regelmäßig Milch die Antibiotika enthält hat dies über kurz oder lang den gleichen Effekt. Gibt ein Bauer Milch von einer Kuh ab die Antibiotika bekam, hat er mit hohen Strafen zu rechnen.

Ist die Gesamtprobe positiv, kann man anhand der einzelnen Zellen, in die ein Sammelwagen unterteilt ist, noch einmal differenzierte Nachproben ziehen und kann sehr schnell den betreffenden Bauern ausfindig machen.

Hat der Sammelwagenfahrer seine Tour abgefahren kehrt er wieder in die Molkerei zurück und die Milch wird an der Milchannahme abgepumpt. Die Gesamtprobe geht ins Labor. Dort werden Fett, Eiweiß, pH-Wert und Verwässerung gemessen. Die Trockenmasse spielt bei Rohmilch noch keine Rolle, da die Milch noch nicht homogenisiert wurde und somit der Trockenmassengehalt nicht konstant ist bzw. die Trockenmasse nicht gleichmässig in der Milch verteilt ist. Nach dem Abpumpen der Milch muss der Sammelwagen laut Hygieneverordnung komplett, also von außen und von innen, gereinigt werden.

Milchfett[Bearbeiten]

Fettkügelchen liegen in der Milch emulgiert vor. Die Größen sind relativ unterschiedlich. Da Fett leichter ist als Wasser führt dies bei nicht homogenisierter Milch zum Effekt des Aufrahmens. Größere Fettkügelchen werden schneller nach oben getrieben als kleine. Lässt man Rohmilch vom Bauern einige Zeit stehen, sammelt sich eine dicke Rahmschicht auf der Oberfläche. Da der Verbraucher keine Rahmschicht auf seinem Liter Milch haben möchte, wird sie vor dem Abpacken homogenisiert. Grundsetzlich heißt das, dass die Fettkügelchen zerschlagen werden und so im Durchschnitt auf die gleiche Größe gebracht werden. Je kleiner, desto besser, da der Auftrieb vom Durchmesser der Tröpfchen abhängt. Würde man die Fetttröpfchen in sogenannte Nanopartikel zerschlagen würde sich auch die Lichtabsorption so verändern und die Milch fast farblos erscheinen. Technisch ist dies jedoch schwierig, da der Energieaufwand und die Materialanforderungen aufgrund des hohen Drucks ziemlich groß werden.
Die Fettkügelchen (ca. 0,1 - 10 µm) in Milch können in 4 Strukturbereiche eingeteilt werden. Der äußere Bereich besteht hauptsächlich aus Membranproteinen (ca. 10 nm). Darauf folgt eine Übergangsschicht aus Phospho- und Glycoproteinen und Sterinen (ca. 10 nm). Diese zwei Schichten beanspruchen ca. 2 % der Masse eines Fettkügelchens.
Die dritte Schicht ist aus kristallisierten Triglyeriden und last but not least der Kern, der aus flüssigen Triglyceriden besteht.

Milcheiweiß[Bearbeiten]

Proteinfraktion / Prozentualer Anteil am Gesamteiweiß
Casein / 79,5%
Molkenproteine / 19,3%
Membranproteine / 1,2%

Die genannten Proteinfraktionen können noch weiter differenziert werden. Die wichtigsten Caseingruppen sind s-, - und -Casein, die sich in weitere Untergruppen aufspalten lassen. Auch die Molkenproteine lassen sich weiter differenzieren: -Lactalbumin, -Lactoglobulin, Blutserumalbumin und Immunoglobuline. Da die Membranproteine nur mit 1,2% am Gesamteiweiß beteiligt sind, werden sie hier nicht weiter besprochen.


Caseine[Bearbeiten]

Caseine sind Proteine die viele ionisierbare Gruppen enthalten und deswegen sehr leicht Polymere ausbilden. Generell gibt es die 3 Hauptgruppen -, - und -Casein mit jeweils 2 - 8 genetischen Varianten, die sich untereinander nur durch wenige Aminosäuren unterscheiden. Die Proteinfraktionen bilden sog. Submicellen von 10 - 15 nm Größe. Ca. 30 Caseine bilden eine Submicelle.
-, - und -Casein sind dabei heterogen über die Submicelle verteilt (-, -Casein befinden sich eher im Zentrum und -Casein eher an der Oberfläche).
Das hydrophile Kohlenstoffende des -Caseins ragt aus der Submicelle heraus und bildet so ein hydrophiles Millieu, welches die Zusammenlagerung von mehreren Submicellen (100 - 1000) ermöglicht. Die Micelle wird auch durch Calciumphosphat stabilisiert. Das Casein liegt nun kolloidal gelöst vor und sorgt u.a. für die weiße Farbe der Milch. Aufgrund der starken Solvatisierung sind sie porös und damit hitzelabil. Die Entstehung von Micellen ist über die H+- sowie Ca2+-Konzentration steuerbar. Auch eine Temperaturerhöhung bewirkt eine Ausbildung der Mizellen.
-Caseine sind saure Proteine mit unterschiedlicher Anzahl, an phosphorylierten Serinresten. Ein hoher Prolinanteil verhindert die Ausbildung von regulaären Strukturen.
-Caseine beinhalten im N-terminalen Bereich sowohl viele Phosphoserinester als auch fast die Gesamtheit der ionisierbaren AS-Seitenketten. Im COOH-terminalen Bereich sind eher apolare Seitenketten zu finden. Es kommt zur Ausbildung eines polaren Kopfes und eines apolaren Schwanzes. Naja das Phänomen kennt man schon von anderen Bereichen ja: Biologische_Membranen
Sowohl - als auch -Caseine sind mithilfe von Calciumionen ausfällbar.
-Casein bildet hier eine Ausnahme es ist nicht durch Calcium ausfällbar. Sie sind meist als Trimere oder höhere Oligomere, die wahrscheinlich über Disulfidbrücken verknüpft sind, ausgebildet. Das N-terminal Ende ist hydrophob und das C-terminale Ende aufgrund von Glycosidresten hydrophil.
-Casein schützt die restlichen Caseinfraktionen durch Komplexierung. Dies spielt vor allem bei der Käseherstellung eine wichtige Rolle. Labenzym spalten das -Casein in para--Casein und einen Glycosidrest dadurch können die Caseine mittels Calcium ausgefällt werden (= Dicklegen).
Analytisch sind auch noch -Caseine nachweisbar. Da sie Abbauprodukte der -Caseine sind.

Molkenproteine[Bearbeiten]

Die Proteinfraktion, die nach der sauren Ausfällung von Kasein in Lösung bleibt, sind die Molkenproteine. Diese sind auch am isoelektrischen Punkt nur sehr schwer auszufällen. Doch sind sie sehr hitzelabbil, das heißt Molkenproteine sind für die Haut die auf gekochter Milch entsteht verantwortlich. In der Industrie werden sie gerne als hochwertige Proteinquelle verwendet, da ihre Aminosäurezusammensetzung fast dem biologischen Optimum entspricht. Die mengenmäßig am meisten vorhandenen Molkenproteine sind -Lactalbumin und -Lactoglobulin. -Lactalbumin spielt als Untereinheit B der Lactosesynthase eine wichtige Rolle, da es die Glucoseaffinität des Enzyms Lactosesynthase um das 1000fache steigert. Dies ist wichtig, da Glucose in den meisten Säugetieren in sehr geringen Konzentrationen vorliegt. Es erleichtert somit die Bildung von Lactose bei der Milcherzeugung.
Das -Lactoglobulin ist das zweite wichtige Molkenprotein. In nativem Zustand kann das Protein entweder als Monomer oder als Oligomer vorliegen. Da das -Lactoglobulin 5 Cysteinreste enthält, von denen nur 4 in Disulfidbrücken gebunden sind, kann es bei Erhitzung (partieller Denaturierung) zur Reaktion der 5. SH-Gruppe mit Methionin kommen und so den sog. Kochgeschmack (s.u.) bilden.

Licht- und Kochgeschmack[Bearbeiten]

Durch Licht oder Hitze kommt es zu Veränderungen im Milcheiweiß. Chemisch gesehen reagiert die S-haltige Aminosäure Methionin entweder zu Methional (Licht) oder zu Dimethylsulfid (Hitze, Streckerabbau). Lebensmitteltechnisch ändert sich der Geschmack. Den Kochgeschmack kennt man vor allem bei haltbarer Milch.

Licht-Kochgeschmack.png